Panimula sa Rare Earth Industry Technology
·Rare Earth is hindi isang elemento ng metal, ngunit isang kolektibong termino para sa 15 bihirang mga elemento ng lupa atyttriumatScandium. Samakatuwid, ang 17 bihirang mga elemento ng lupa at ang kanilang iba't ibang mga compound ay may iba't ibang mga gamit, mula sa mga klorido na may kadalisayan na 46% hanggang sa solong bihirang mga oxides sa lupa atRare Earth Metalsna may kadalisayan na 99.9999%. Sa pagdaragdag ng mga kaugnay na compound at mixtures, maraming mga bihirang mga produktong lupa. Kaya,bihirang lupaAng teknolohiya ay magkakaiba din batay sa mga pagkakaiba -iba ng mga 17 elementong ito. Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang mga bihirang elemento ng lupa ay maaaring nahahati sa cerium atyttriumAng mga pangkat batay sa mga katangian ng mineral, ang pagmimina, smelting, at mga proseso ng paghihiwalay ng mga bihirang mineral na mineral ay medyo pinag -isa din. Simula mula sa paunang pagmimina ng mineral, ang mga pamamaraan ng paghihiwalay, mga proseso ng smelting, mga pamamaraan ng pagkuha, at mga proseso ng paglilinis ng mga bihirang lupa ay ipakilala nang paisa -isa.
Ang pagproseso ng mineral ng mga bihirang lupa
· Ang pagproseso ng mineral ay isang proseso ng pagproseso ng mekanikal na gumagamit ng mga pagkakaiba -iba sa mga pisikal at kemikal na katangian sa pagitan ng iba't ibang mga mineral na bumubuo sa mineral, gumagamit ng iba't ibang mga pamamaraan ng benepisyaryo, proseso, at kagamitan upang pagyamanin ang mga kapaki -pakinabang na mineral sa mineral, alisin ang mga nakakapinsalang impurities, at paghiwalayin ang mga ito mula sa mga gangue mineral.
· Sabihirang lupaores mined sa buong mundo, ang nilalaman ngRare Earth Oxidesay ilan lamang sa porsyento, at ang ilan ay mas mababa. Upang matugunan ang mga kinakailangan sa paggawa ng smelting,bihirang lupaAng mga mineral ay nahihiwalay mula sa mga mineral na gangue at iba pang mga kapaki -pakinabang na mineral sa pamamagitan ng benepisyo bago ang pag -smelting, upang madagdagan ang nilalaman ng mga bihirang mga oxides ng lupa at makakuha ng mga bihirang concentrates ng lupa na maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng bihirang metalurhiya sa lupa. Ang benepisyo ng bihirang mga ores ng lupa sa pangkalahatan ay nagpatibay ng paraan ng pag -flot, na madalas na pupunan ng maraming mga kumbinasyon ng gravity at magnetic na paghihiwalay upang makabuo ng isang daloy ng proseso ng benepisyo.
Angbihirang lupaAng pagdeposito sa minahan ng Baiyunebo sa panloob na Mongolia ay isang uri ng carbonate rock deposit ng iron dolomite, higit sa lahat na binubuo ng kasamang bihirang mga mineral na mineral sa bakal na bakal (bilang karagdagan sa fluorocarbon cerium ore at monazite, mayroon ding ilanNiobiumatbihirang lupamineral).
Ang nakuha na mineral ay naglalaman ng halos 30% na bakal at tungkol sa 5% bihirang mga oxides sa lupa.Pagkatapos ng pagdurog sa malaking mineral sa minahan, dinala ito ng tren sa halaman ng benepisyaryo ng Baotou Iron and Steel Group Company. Ang gawain ng halaman ng benepisyaryo ay upang madagdaganFE2O3mula sa 33% hanggang sa higit sa 55%, unang paggiling at grading sa isang conical bola mill, at pagkatapos ay pagpili ng isang pangunahing bakal na concentrate na 62-65% FE2O3 (iron oxide) gamit ang isang cylindrical magnetic separator. Ang mga tailings ay patuloy na sumasailalim sa flotation at magnetic paghihiwalay upang makakuha ng isang pangalawang iron concentrate na naglalaman ng higit sa 45%FE2O3(iron oxide). Ang Rare Earth ay pinayaman sa flotation foam, na may grade na 10-15%. Ang concentrate ay maaaring mapili gamit ang isang pag -ilog na talahanayan upang makabuo ng isang magaspang na concentrate na may nilalaman ng REO na 30%. Matapos ma -reprocess sa pamamagitan ng mga kagamitan sa benepisyaryo, ang isang bihirang lupa na tumutok sa isang nilalaman ng REO na higit sa 60% ay maaaring makuha.
Paraan ng agnas ng Rare Earth Concentrate
·Bihirang lupaAng mga elemento sa concentrates sa pangkalahatan ay umiiral sa anyo ng hindi matutunaw na mga carbonates, fluorides, phosphates, oxides, o silicates. Ang mga elemento ng Earth Earth ay dapat na ma -convert sa mga compound na natutunaw sa tubig o hindi organikong acid sa pamamagitan ng iba't ibang mga pagbabago sa kemikal, at pagkatapos ay sumailalim sa mga proseso tulad ng paglusaw, paghihiwalay, paglilinis, konsentrasyon, o pagkalkula upang makabuo ng iba't ibang halo -halongbihirang lupaAng mga compound tulad ng halo -halong bihirang mga klorido ng lupa, na maaaring magamit bilang mga produkto o hilaw na materyales para sa paghihiwalay ng mga solong bihirang elemento ng lupa. Ang prosesong ito ay tinatawagbihirang lupaPag-concentrate ng pagkabulok, na kilala rin bilang pre-paggamot.
· Maraming mga pamamaraan para sa pagkabulokbihirang lupaAng mga concentrates, na maaaring karaniwang nahahati sa tatlong kategorya: paraan ng acid, pamamaraan ng alkali, at agnas ng klorasyon. Ang agnas ng acid ay maaaring higit na nahahati sa agnas ng hydrochloric acid, pagkabulok ng sulfuric acid, at pagkabulok ng hydrofluoric acid. Ang agnas ng alkali ay maaaring higit na nahahati sa pagkabulok ng sodium hydroxide, pagtunaw ng sodium hydroxide, o mga pamamaraan ng litson ng soda. Ang naaangkop na daloy ng proseso ay karaniwang napili batay sa mga prinsipyo ng uri ng concentrate, mga katangian ng grado, plano ng produkto, kaginhawaan para sa pagbawi at komprehensibong paggamit ng mga hindi bihirang mga elemento ng lupa, makikinabang para sa kalinisan ng paggawa at proteksyon sa kapaligiran, at pang -ekonomiyang katuwiran.
· Bagaman halos 200 bihirang at nagkalat na elemento ng mineral ay natuklasan, hindi sila napayaman sa mga independiyenteng deposito na may pang -industriya na pagmimina dahil sa kanilang pambihira. Sa ngayon, bihirang independyente lamangGermanium, Selenium, atTelluriumNatuklasan ang mga deposito, ngunit ang laki ng mga deposito ay hindi masyadong malaki.
Smelting ng mga bihirang lupa
· Mayroong dalawang pamamaraan para sabihirang lupasmelting, hydrometallurgy at pyrometallurgy.
LaRare Earth Oxides. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na pamamaraan ay ang organikong pag-aalis ng solvent, na kung saan ay isang unibersal na proseso para sa pang-industriya na paghihiwalay ng mataas na kadalisayan solong bihirang mga elemento ng lupa. Ang proseso ng hydrometallurgy ay kumplikado at mataas ang kadalisayan ng produkto. Ang pamamaraang ito ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa paggawa ng mga natapos na produkto.
Ang proseso ng pyrometallurgical ay simple at may mataas na produktibo.Bihirang lupaPangunahing kasama ng Pyrometallurgy ang paggawa ngRare Earth Alloyssa pamamagitan ng paraan ng pagbabawas ng silicothermic, ang paggawa ng mga bihirang metal na lupa o haluang metal sa pamamagitan ng tinunaw na pamamaraan ng electrolysis ng asin, at ang paggawa ngRare Earth Alloyssa pamamagitan ng paraan ng pagbabawas ng thermal ng metal atbp.
Ang karaniwang katangian ng pyrometallurgy ay ang paggawa sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng temperatura.
Bihirang proseso ng paggawa ng lupa
·Bihirang lupaCarbonate atRare Earth Chlorideay ang dalawang pangunahing pangunahing produkto sabihirang lupaindustriya. Sa pangkalahatan, may kasalukuyang dalawang pangunahing proseso para sa paggawa ng dalawang produktong ito. Ang isang proseso ay ang puro na proseso ng litson ng sulfuric acid, at ang iba pang proseso ay tinatawag na proseso ng caustic soda, na pinaikling bilang proseso ng caustic soda.
· Bilang karagdagan sa pagiging naroroon sa iba't ibang mga bihirang mineral na mineral, isang makabuluhang bahagi ngRare Earth Elementsa kalikasan kasabay ng apatite at pospeyt rock mineral. Ang kabuuang reserba ng ore ng mundo na pospeyt ay humigit -kumulang 100 bilyong tonelada, na may averagebihirang lupaNilalaman ng 0.5 ‰. Tinatayang ang kabuuang halaga ngbihirang lupaKaugnay ng phosphate ore sa mundo ay 50 milyong tonelada. Bilang tugon sa mga katangian ng mabababihirang lupaAng nilalaman at espesyal na katayuan ng pangyayari sa mga mina, ang iba't ibang mga proseso ng pagbawi ay pinag -aralan kapwa sa loob ng bansa at internasyonal, na maaaring nahahati sa mga basa at thermal na pamamaraan. Sa mga basa na pamamaraan, maaari silang nahahati sa pamamaraan ng nitric acid, pamamaraan ng hydrochloric acid, at pamamaraan ng sulfuric acid ayon sa iba't ibang mga acid acid. Mayroong iba't ibang mga paraan upang mabawi ang mga bihirang lupa mula sa mga proseso ng kemikal ng posporus, na ang lahat ay malapit na nauugnay sa mga pamamaraan ng pagproseso ng ore ng pospeyt. Sa panahon ng proseso ng thermal production, angbihirang lupaAng rate ng pagbawi ay maaaring umabot sa 60%.
Sa patuloy na paggamit ng mga mapagkukunan ng phosphate rock at ang paglipat patungo sa pag-unlad ng mababang kalidad na phosphate rock, ang proseso ng basang asido na asupre na phosphoric acid ay naging pangunahing pamamaraan sa industriya ng kemikal na pospeyt, at ang pagbawi ngRare Earth ElementSa sulfuric acid basa na proseso ng phosphoric acid ay naging isang hotspot ng pananaliksik. Sa proseso ng paggawa ng sulfuric acid wet process phosphoric acid, ang proseso ng pagkontrol sa pagpapayaman ng mga bihirang lupa sa phosphoric acid at pagkatapos ay gumagamit ng organikong solvent extraction upang kunin ang mga bihirang lupa ay may mas maraming pakinabang kaysa sa maagang binuo na mga pamamaraan.
Bihirang proseso ng pagkuha ng lupa
Sulfuric acid solubility
Ceriumpangkat (hindi matutunaw sa sulfate complex salts) -Lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium, at promethium;
Terbiumpangkat (bahagyang natutunaw sa sulfate complex salts) -Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, atHolmium;
Yttriumpangkat (natutunaw sa sulpate kumplikadong asing -gamot) -yttrium, erbium, Thulium, ytterbium,Lutetium, atScandium.
Paghihiwalay ng Extraction
Magaanbihirang lupa(P204 mahina acidity extraction) -Lanthanum,Cerium, Praseodymium,Neodymium, at promethium;
Gitnang bihirang lupa (P204 mababang acidity extraction)-Samarium,Europium,Gadolinium,Terbium,Dysprosium;
Malakasbihirang lupamga elemento(pagkuha ng kaasiman sa P204) -Holmium,
Panimula sa proseso ng pagkuha
Sa proseso ng paghihiwalaybihirang mga elemento ng lupa,Dahil sa labis na katulad na mga katangian ng pisikal at kemikal ng 17 na mga elemento, pati na rin ang kasaganaan ng kasamang mga impurities saRare Earth Element, ang proseso ng pagkuha ay medyo kumplikado at karaniwang ginagamit.
Mayroong tatlong uri ng mga proseso ng pagkuha: sunud-sunod na pamamaraan, pagpapalitan ng ion, at pagkuha ng solvent.
Hakbang-hakbang na pamamaraan
Ang pamamaraan ng paghihiwalay at paglilinis gamit ang pagkakaiba sa solubility ng mga compound sa mga solvent ay tinatawag na sunud-sunod na pamamaraan. Mula sayttrium(Y) toLutetium(Lu), isang solong paghihiwalay sa pagitan ng lahat ng natural na nagaganapRare Earth Element, kabilang ang radium na natuklasan ng mag -asawang Curie,
Lahat sila ay pinaghiwalay gamit ang pamamaraang ito. Ang pamamaraan ng pagpapatakbo ng pamamaraang ito ay medyo kumplikado, at ang nag -iisang paghihiwalay ng lahat ng mga bihirang elemento ng lupa ay tumagal ng higit sa 100 taon, na may isang paghihiwalay at paulit -ulit na operasyon na umaabot sa 20000 beses. Para sa mga manggagawa ng kemikal, ang kanilang trabaho
Ang lakas ay medyo mataas at ang proseso ay medyo kumplikado. Samakatuwid, ang paggamit ng pamamaraang ito ay hindi makagawa ng isang solong bihirang lupa sa maraming dami.
Ion Exchange
Ang gawaing pananaliksik sa mga bihirang elemento ng lupa ay nahahadlangan ng kawalan ng kakayahan na makagawa ng isang solongRare Earth Elementsa malaking dami sa pamamagitan ng mga hakbang-hakbang na pamamaraan. Upang pag -aralan angRare Earth Elementnakapaloob sa mga produktong nuclear fission at alisin ang mga bihirang elemento ng lupa mula sa uranium at thorium, ang chromatography ng ion exchange (ion exchange chromatography) ay matagumpay na pinag -aralan, na kung saan ay ginamit para sa paghihiwalay ngRare Earth Elements. Ang bentahe ng paraan ng pagpapalitan ng ion ay ang maraming mga elemento ay maaaring paghiwalayin sa isang operasyon. At maaari rin itong makakuha ng mga produktong may mataas na kadalisayan. Gayunpaman, ang kawalan ay hindi ito maaaring maproseso nang patuloy, na may mahabang operating cycle at mataas na gastos para sa pagbabagong -buhay ng resin at pagpapalitan. Samakatuwid, ito sa sandaling ito ang pangunahing pamamaraan para sa paghihiwalay ng maraming mga bihirang lupa ay nagretiro mula sa paraan ng paghihiwalay ng mainstream at pinalitan ng pamamaraan ng pagkuha ng solvent. Gayunpaman, dahil sa mga natitirang katangian ng ion exchange chromatography sa pagkuha ng mataas na kadalisayan na solong bihirang mga produkto ng lupa, sa kasalukuyan, upang makabuo ng mga ultra-mataas na kadalisayan na solong mga produkto at paghiwalayin ang ilang mabibigat na bihirang mga elemento ng lupa, kinakailangan din na gumamit ng chromatography ng pagpapalitan ng ion upang paghiwalayin at makagawa ng isang bihirang produkto ng lupa.
Solvent Extraction
Ang pamamaraan ng paggamit ng mga organikong solvent upang kunin at paghiwalayin ang nakuha na sangkap mula sa isang hindi maiiwasang may tubig na solusyon ay tinatawag na organikong solvent na likido-likidong pagkuha, na pinaikling bilang pagkuha ng solvent. Ito ay isang proseso ng paglipat ng masa na naglilipat ng mga sangkap mula sa isang likidong yugto patungo sa isa pa. Ang pamamaraan ng pagkuha ng solvent ay inilapat nang mas maaga sa petrochemical, organic chemistry, pharmaceutical chemistry, at analytical chemistry. Gayunpaman, sa nakalipas na apatnapung taon, dahil sa pag -unlad ng agham at teknolohiya ng enerhiya, pati na rin ang pangangailangan para sa paggawa ng mga sangkap na ultrapure at bihirang mga elemento, ang pag -aalis ng solvent ay gumawa ng mahusay na pag -unlad sa mga industriya tulad ng industriya ng nukleyar na gasolina at bihirang metalurhiya. Nakamit ng Tsina ang isang mataas na antas ng pananaliksik sa teorya ng pagkuha, ang synthesis at aplikasyon ng mga bagong extractant, at ang proseso ng pagkuha para sa bihirang paghihiwalay ng elemento ng lupa. Kung ikukumpara sa mga pamamaraan ng paghihiwalay tulad ng graded na pag -ulan, graded crystallization, at pagpapalitan ng ion, ang solvent extraction ay may isang serye ng mga pakinabang tulad ng mahusay na epekto ng paghihiwalay, malaking kapasidad ng produksyon, kaginhawaan para sa mabilis at patuloy na paggawa, at madaling makamit ang awtomatikong kontrol. Samakatuwid, unti -unting naging pangunahing pamamaraan para sa paghihiwalay ng malaking halaga ngbihirang lupas.
Rare Earth Purification
Paggawa ng mga hilaw na materyales
Rare Earth Metalssa pangkalahatan ay nahahati sa halo -halong bihirang mga metal na metal at solongRare Earth Metals. Ang komposisyon ng halo -halongRare Earth Metalsay katulad ng orihinal na bihirang komposisyon ng lupa sa mineral, at ang isang solong metal ay isang metal na pinaghiwalay at pinino mula sa bawat bihirang lupa. Mahirap bawasanRare Earth oxideS (maliban sa mga oxides ngSamarium,Europium,, Thulium,ytterbium) sa isang solong metal gamit ang pangkalahatang pamamaraan ng metalurhiko, dahil sa kanilang mataas na init ng pagbuo at mataas na katatagan. Samakatuwid, ang karaniwang ginagamit na hilaw na materyales para sa paggawa ngRare Earth MetalsNgayon ang kanilang mga klorido at fluorides.
Molten salt electrolysis
Ang paggawa ng masa ng halo -halongRare Earth MetalsSa industriya sa pangkalahatan ay gumagamit ng tinunaw na pamamaraan ng electrolysis ng asin. Mayroong dalawang mga pamamaraan ng electrolysis: klorido electrolysis at oxide electrolysis. Ang paraan ng paghahanda ng isang solongRare Earth Metalsnag -iiba depende sa elemento.Samarium,Europium,,Thulium,ytterbiumay hindi angkop para sa paghahanda ng electrolytic dahil sa kanilang mataas na presyon ng singaw, at sa halip ay inihanda gamit ang paraan ng pagbawas ng distillation. Ang iba pang mga elemento ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng electrolysis o pamamaraan ng pagbabawas ng thermal.
Ang Chloride electrolysis ay ang pinaka -karaniwang pamamaraan para sa paggawa ng mga metal, lalo na para sa halo -halong bihirang metal na metal. Ang proseso ay simple, magastos, at nangangailangan ng kaunting pamumuhunan. Gayunpaman, ang pinakamalaking disbentaha ay ang pagpapakawala ng chlorine gas, na dumudulas sa kapaligiran. Ang Electrolysis ng Oxide ay hindi naglalabas ng mga nakakapinsalang gas, ngunit ang gastos ay bahagyang mas mataas. Karaniwan, ang mataas na presyo na solongRare Earthstulad ngNeodymiumatPraseodymiumay ginawa gamit ang oxide electrolysis.
Ang paraan ng pagbabawas ng vacuum ay maaari lamang maghanda ng pangkalahatang grade na pang -industriyaRare Earth Metals. Upang maghandaRare Earth MetalsSa mababang mga impurities at mataas na kadalisayan, ang paraan ng pagbabawas ng thermal ng vacuum ay karaniwang ginagamit. Ang pamamaraang ito ay maaaring makagawa ng lahat ng solong bihirang mga metal na metal, ngunitSamarium,Europium,,Thulium,ytterbiumhindi maaaring magawa gamit ang pamamaraang ito. Ang potensyal ng redox ngSamarium,Europium,,Thulium,ytterbiumat ang calcium ay bahagyang binabawasan lamangbihirang lupaFluoride. Kadalasan, ang paghahanda ng mga metal na ito ay batay sa mga prinsipyo ng mataas na singaw ng singaw ng mga metal na ito at mababang presyon ng singaw ngLanthanum metals. Ang mga oxides ng apat na itoRare Earthsay halo -halong may mga fragment ngLanthanum metalS at naka -compress sa mga bloke, at nabawasan sa isang vacuum furnace.Lanthanumay mas aktibo, habangSamarium,Europium,,Thulium,ytterbiumay nabawasan sa ginto sa pamamagitan ngLanthanumat nakolekta sa paghalay, na ginagawang madali upang paghiwalayin mula sa slag.
Oras ng Mag-post: Nov-07-2023